商业建筑中庭性能化设计思索

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随着经济发展和城市人口的快速增长，国内出现了大量已建或者在建的大型建筑，同时由于使用功能的需要，很多大型建筑均是具有多种功能的复杂建筑群，而且现有建筑在兼顾功能的同时也采用更新颖的设计，以期体现建筑独特的个性。建筑体量大、使用功能复杂、人员密度高等多种因素同时存在，项目设计中不但需保证建筑合理的利用率和减少资金投入，同时又需要保证建筑消防安全，多种因素综合作用必然导致建筑在设计过程中存在某些问题，而这些问题采用处方式办法又难以解决，需要运用性能化防火设计方法进行论证。

1工程概况

某商业中心作为商业部分面积达到10万m2以上的大型综合商业建筑，还结合了超高层写字楼，而且商业部分布置餐饮、精品店、超市、影院等多种业态，这些区域不但使用功能复杂，而且建筑内日常容纳人员数量巨大。中部超大中庭就是其中难以按现行防火设计规范进行设计的部位之一，见图1所示。按照规范要求，中庭应使用耐火极限大于3h的防火卷帘分隔，但本工程中为解决与中庭邻近的防火分区疏散宽度不足的问题，性能化设计过程中决定把中庭及回廊作为亚安全区使用，见图2所示。采取措施让该区域在火灾时成为能暂时供人员停留的疏散缓冲区域，减小某些商业防火分区中楼梯宽度不足对人员疏散的影响。图2二层亚安全区示意图要形成亚安全区，主要是使用有效的防火分隔措施把中庭（包括中庭每层回廊）与商业区域分隔，但由于本工程中需形成的亚安全区面积较大、结构复杂且形状极不规则，若全部使用防火卷帘进行分隔存在一定的困难，所以性能化设计中拟采用防火墙、防火卷帘以及“安全玻璃（钢化玻璃）＋水喷淋保护”相结合的方式对将形成的亚安全区进行保护，防火分隔设置位置见图2所示。同时，在疏散过程中人员由相邻防火分区疏散至亚安全区后最终仍需疏散至室外，为保证疏散至亚安全区的人员能顺利到达室外，要求在亚安全区内设计独立使用的楼梯，见图2所示。鉴于亚安全区的重要作用，虽然提出了相应技术措施及管理措施，但由于本工程中亚安全区作为解决相邻防火分区疏散宽度不足的重要方式，两侧商铺不可避免地需向亚安全区开设出口，一旦商铺发生火灾将有可能对亚安全区产生影响。因此，需要着重对这一点进行计算模拟分析，以确定发生这种情况时亚安全区内的消防系统能否有效控制火灾及烟气蔓延。

2模拟分析

2．1火源设置

模拟对象包含区域为首层发生火灾的零售商铺以及整个亚安全区，如图3（a）所示。其中，首层起火店铺面积约为117m2，整个亚安全区（包括首层～五层）总面积约为18978．06m2，主要是验证分析亚安全区两侧中小型商铺发生火灾时对亚安全区的影响。起火点在零售店铺中间位置，如图3（b）所示。在模拟中设置当店铺发生火灾时，店铺前门作为与亚安全区连通的开口面。根据建筑设计图，该开口面尺寸为1．8m×2．4m。零售店铺层高约为6m，店铺内设置机械排烟系统，排烟量为60m3／（m2•s）。同时，店铺内设置自动喷水灭火系统和火灾自动报警系统，喷水灭火系统采用快速响应喷头。

2．2火灾规模确定

火灾规模的确定参照了上海市地方标准DGJ08－88－2006《民用建筑防排烟技术规程》中对各类火灾规模取值的规定，如表1所示。笔者所考虑的火灾场景为零售商店，参照表1中设有喷淋的商场确定其火灾规模为3MW。

2．3结果及分析

火灾时温度模拟结果，见图4所示。可以看出，商铺发生火灾时，有少量烟气进入亚安全区。通过分析模拟过程可知，这主要是由于计算时把商铺与亚安全区连通的门设置为全开造成的。但这部分烟气在较短时间内即被亚安全区内的机械排烟系统排出，根据亚安全区内温度、能见度等参数分析，这种情况下烟气并未影响到亚安全区内人员的安全。在亚安全区距着火商铺较近的一侧，由于受到火灾辐射的影响，温度有所上升。但在火灾进行到600s时这种影响并不明显，亚安全区内大多数区域温度和模拟时设置的环境温度（24℃）仅有1～2℃差异。当火灾模拟到1800s时，由于受到热空气上升的影响，亚安全区靠近着火商铺一侧温度最高达到29℃左右。亚安全区内温度场分布相对稳定，显示出在亚安全区排烟系统的作用下，室内温度得到了控制且不影响人员生命安全。火灾中亚安全区内其他参数方面，如能见度在整个火灾模拟的过程中均未出现较大变化，这说明亚安全区及邻近店铺内的防排烟系统有较好的排烟效果。

通过对模拟结果的分析可知，在消防设计满足要求的情况下，虽然仍有少量烟气进入亚安全区，但能较好地被亚安全区内排烟系统排出，商铺内发生火灾对亚安全区内人员的生命安全不会构成威胁。对于商铺内溢出的少量烟气，主要是由于商铺发生火灾时敞开的店铺门影响而造成的。针对此问题可以通过在开设有由商铺通向亚安全区的辅助疏散门位置设置自动闭门器来解决。